KR20050063293A - 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050063293A
KR20050063293A KR1020030094684A KR20030094684A KR20050063293A KR 20050063293 A KR20050063293 A KR 20050063293A KR 1020030094684 A KR1020030094684 A KR 1020030094684A KR 20030094684 A KR20030094684 A KR 20030094684A KR 20050063293 A KR20050063293 A KR 20050063293A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
light emitting
transparent conductive
emitting device
type cladding
Prior art date
Application number
KR1020030094684A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100590532B1 (ko
Inventor
성태연
송준오
Original Assignee
삼성전자주식회사
광주과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 광주과학기술원 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030094684A priority Critical patent/KR100590532B1/ko
Priority to US11/016,956 priority patent/US7190002B2/en
Priority to JP2004371545A priority patent/JP5084101B2/ja
Publication of KR20050063293A publication Critical patent/KR20050063293A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100590532B1 publication Critical patent/KR100590532B1/ko
Priority to US11/698,193 priority patent/US7491564B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28575—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen

Abstract

본 발명은 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 발광소자는 기판, n형 클래드층, 활성층, p형클래드층, 멀티 오믹컨택트층 및 반사층이 순차적으로 적층되어 있고, 멀티 오미컨택트층은 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상이 반복 적층되어 있으며, 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된다. 이러한 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 의하면, p형 클래드층과의 오믹접촉 특성이 개선되어 발광소자의 패키징 시 와이어 본딩 효율을 및 수율을 높일 수 있고, 낮은 비접촉 저항과 우수한 전류-전압 특성에 의해 소자의 발광효율 및 소자 수명이 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.

Description

플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법{Flip-chip light emitting diodes and method of manufacturing thereof}
본 발명은 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 발광효율을 향상시킬 수 있는 전극구조를 갖는 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
질화물계 화합물 반도체 예를 들면 질화갈륨(GaN) 반도체를 이용한 발광다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 발광소자를 구현하기 위해서는 반도체와 전극간의 오믹접촉구조가 매우 중요하다. 현재 상업적으로 이용할 수 있는 질화갈륨계 발광소자는 절연성 사파이어(Al2O3) 기판 위에 형성된다.
이러한 질화갈륨계 발광소자는 탑-에미트형 발광다이오드(top-emitting light emitting diodes; TLEDS)와 플립칩 발광다이오드(flip-chip light emitting diodes: FCLEDS)로 분류된다.
탑에미트형 발광다이오드는 p형 클래드층과 접촉하고 있는 오믹 전극층을 통해 광이 출사되게 형성된다.
또한, 탑에미트형 발광소자는 낮은 홀농도를 지닌 p형 클래드층의 박막 특성에서 비롯된 낮은 전류 주입(current injection) 및 전류 퍼짐(current spreading)과 같은 열악한 전기적 특성들은 투명하고 낮은 면저항(sheet resistance)값을 지닌 오믹접촉 전극 개발을 통해서 발광소자의 문제점들을 극복할 수가 있다.
이러한 탑에미트형 발광소자는 일반적으로 니켈(Ni) 금속과 같은 천이 금속(transition metal)들을 기본으로 하는 금속박막구조로서 산화된 반투명한 니켈(Ni)/금(Au)의 금속박막이 널리 이용되고 있다.
이러한 니켈(Ni) 금속을 기본으로 하는 금속박막은 산소(O2) 분위기에서 열처리하여 10-3∼10-4Ωcm2정도의 비접촉저항을 갖는 반투명 오믹접촉층(semi-transparent ohmic contact layer)을 형성하는 것으로 보고 되어지고 있다.
이러한 낮은 비접촉저항은 500℃-600℃ 온도 범위, 산소(O2) 분위기에서 열처리 시 p형 질화갈륨과 니켈(Ni)의 계면에 p형 반도체 산화물인 니켈 산화물(NiO)이 섬(island) 모양으로 형성되어 있는 금(Au)사이와 상층부에 형성되어 있어 쇼트키 장벽의 높이(Schottky barrier height : HBT)를 감소시키게 되어, 질화갈륨 표면부근에 다수캐리어인 홀(hole)을 용이하게 공급하여 질화갈륨 표면부근에서의 실효 캐리어 농도(effective carrier concentration)를 증가시킨다. 다른 한편으로는 니켈(Ni)/금(Au)을 p형 질화갈륨에 접촉후 열처리하면 Mg-H 금속간 화합물(complex)를 제거하여 질화갈륨 표면에서 마그네슘(Mg) 도판트(dopant) 농도를 증가시키는 재활성화(reactivation) 과정을 통해서 p형 질화갈륨의 표면에서 이러한 실효 캐리어 농도가 1019 이상이 되게 하여 p형 질화갈륨과 전극층 (산화 니켈) 사이에 터널링(tunneling) 전도를 일으켜 오믹전도 특성을 보이는 것으로 이해되어지고 있다.
그런데, 니켈/금으로 형성되는 반투명 전극박막을 이용한 탑에미트형 발광다이오드는 광이용효율이 낮아 대용량 및 고휘도 발광소자를 구현하기는 어렵다.
최근에는 대용량 고휘도 발광소자 구현을 위해 고 반사층소재로 각광 받고 있는 은(Ag), 은산화물(Ag2O) 또는 알루미늄(Al)을 이용한 플립칩 방식의 발광소자 개발의 필요성이 대두되고 있다.
하지만 이들 금속은 높은 반사효율을 지니고 있기 때문에 일시적으로 높은 발광효율을 제공할 수 있지만 작은 일함수(work function) 값을 갖는 특성 때문에 저 저항값을 지닌 오믹접촉 형성이 어려워 소자수명이 짧고 질화갈륨과의 접착성이 나빠 소자의 안정적인 신뢰성을 제공하지 못하는 문제점들이 있다.
즉, 작은 일함수값과 열처리시 질화물을 형성할 수 있는 알루미늄(Al) 금속은 p형 질화갈륨의 계면에 오믹접촉이 아닌 쇼트키 접촉을 형성하는 경향이 있어 거의 이용을 하지 못하고 있으며, 은(Ag) 금속은 알루미늄과는 달리 질화갈륨과의 오믹접촉을 형성하지만 열적인 불안정성과 질화갈륨과의 나쁜 기계적 접착력(adhesion)으로 인하여 발광소자 제작 및 작동시 신뢰성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하고자 낮은 비접촉 저항값을 갖으면서도 높은 반사율을 제공하는 오믹컨택트층의 개발이 활발하게 연구되고 있다.
Mensz et al. 그룹은 문헌(electronics letters 33 (24) pp. 2066)을 통해 2층 구조로서 니켈(Ni)/알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)/은(Ag) 구조를 제안하였지만, 이 구조들은 오믹접촉 형성이 어려워 발광다이오드 작동시 높은 작동전압으로 인한 많은 열발생을 야기하는 문제점을 갖고 있다.
최근 Michael R. Krames et al. 그룹에서는 미국 공개 특허(US 2002/0171087 A1)를 통해 니켈(Ni)/은(Ag) 및 금(Au)/산화 니켈(NiOx)/알루미늄(Al) 전극구조를 연구 개발하였다고 보고하였다. 그런데 이 구조 역시 접착성이 떨어지고, 난반사로 인하여 발광효율의 저하되는 단점을 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로 접착성이 좋고 낮은 비접촉저항을 갖는 전극구조의 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플립칩형 질화물계 발광소자는 n형 클래드층과 p형 클래드층 사이에 활성층을 갖고, 상기 p형클래드층 위에 반사층이 마련된 플립칩형 질화물계 발광소자에 있어서, 상기 p형 클래드층과 상기 반사층 사이에 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상이 반복 적층된 멀티 오믹컨택트층;을 구비하고, 상기 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된다.
상기 투명 전도성 박막층은 투명 전도성 산화물(TCO)과 투명 전도성 질화물(TCN) 중 어느 하나로 형성되고, 상기 투명 전도성 산화물은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 란탄(La) 원소계열의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(O)가 결합되어 형성된 것을 포함하고, 상기 투명 전도성 박막층은 타이타늄(Ti)과 질소(N)를 함유하여 형성된다.
바람직하게는 상기 개질금속층은 1 나노미터 내지 20 나노미터의 두께로 형성된다.
또한, 상기 반사층은 은(Ag), 은산화물(Ag2O), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 타이티늄(Ti), 로듐(Rh), 마그네슘(Mg), 팔라듐(Pd), 및 루세늄(Ru) 중 적어도 하나 이상의 원소로 형성된다.
상기 투명 전도성 박막층은 10 나노미터 내지 1000 나노미터로 형성되고, 상기 반사층은 100 나노미터 내지 1000 나노미터로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플립칩형 질화물계 발광소자의 제조방법은 n형 클래드층과 p형 클래드층 사이에 활성층을 갖고, 상기 p형 클래드층 위에 반사층을 갖는 플립칩형 질화물계 발광소자의 제조방법에 있어서, 가. 기판 위에 상기 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층이 순차적으로 적층된 발광구조체의 상기 p형 클래드층 위에 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상을 적층하여 멀티 오믹컨택트층을 형성하는 단계와; 나. 상기 멀티 오믹 컨택트층 위에 반사층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된다.
바람직하게는 상기 멀티 오믹컨택트층을 형성하는 단계 이후 또는 상기 반사층 형성단계 이후에 열처리하는 단계;를 더 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플립칩형 발광소자를 나타내 보인 단면도이다.
도면을 참조하면, 플립칩형 발광소자는 기판(110), 버퍼층(120), n형 클래드층(130), 활성층(140), p형 클래드층(150), 멀티 오믹컨택트층(160) 및 반사층(170) 이 순차적으로 적층된 구조로 되어 있다. 참조부호 180은 p형 전극패드이고, 190은 n형 전극패드이다.
멀티오믹컨택트층(160)은 개질 금속층(160a)과 투명 전도성 박막층(160b)이 순차적으로 적층되어 있다.
여기서 기판(110)으로부터 p형클래드층(150)까지가 발광구조체에 해당하고, p형 클래드층(150) 위에 적층된 멀티 오믹컨택트층(160)이 p형 전극구조체에 해당한다.
기판(110)은 사파이어(Al2O3), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs) 중 어느 하나로 형성된 것이 바람직하다.
버퍼층(120)은 생략될 수 있다.
버퍼층(120)으로부터 p형 클래드층(150) 까지의 각 층은 Ⅲ족 질화물계 화합물의 일반식인 AlxInyGazN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, 0≤x+y+z≤1)로 표현되는 화합물 중 선택된 어느 화합물을 기본으로 하여 형성되고, n형 클래드층(130) 및 p형 클래드층(150)은 해당 도펀트가 첨가된다.
또한, 활성층(140)은 단층 또는 MQW층 등 공지된 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
일 예로서 질화갈륨(GaN)계 화합물을 적용하는 경우, 버퍼층(120)은 GaN으로 형성되고, n형 클래드층(130)은 GaN에 n형 도펀트로서 Si, Ge, Se, Te등이 첨가되어 형성되고, 활성층은 InGaN/GaN MQW 또는 AlGaN/GaN MQW로 형성되며, p형 클래드층(150)은 GaN에 P형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등이 첨가되어 형성된다.
n형 클래드층(130)과 n형 전극패드(190) 사이에는 n형 오믹컨택트층(미도시)이 개제될 수 있고, n형 오믹컨택트층은 타이타늄(Ti)과 알루미늄(Al)이 순차적으로 적층된 층구조 등 공지된 다양한 구조가 적용될 수 있다.
p형 전극패드(180)는 니켈(Ni)/금(Au) 또는 은(Ag)/금(Au)이 순차적으로 적층된 층구조가 적용될 수 있다.
각 층의 형성방법은 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator), 스퍼터링(sputtering) 등 공지된 증착방식에 의해 형성하면 된다.
멀티 오믹 컨택트층(160)은 바람직하게는 p형 클래드층(150)의 실효 캐리어 농도를 높일 수 있고, p형 클래드층(150)을 이루고 있는 화합물 중 질소 이외의 성분과 우선적으로 반응성이 좋은 물질이 적용된다. 예를 들면 GaN계 화합물이 적용되는 경우 멀티 오믹컨택트층(160)은 질소보다 갈륨(Ga)에 대해 우선적으로 반응이 되는 물질이 적용된다.
이 경우, 일 예로서 질화갈륨(GaN)을 주성분으로 하는 p형 클래드층(150)의 경우 앞서 설명된 특성을 갖는 멀티 오믹컨택트층(160)에 의해 p형 클래드층(150)의 갈륨(Ga)과 멀티 오믹컨택트층(160)의 반응에 의해 p형 클래드층(150)의 표면에 갈륨 공공(vacancy)을 형성하게 된다. p형 클래드층(150)에 형성되는 갈륨 공공은 p형 도펀트로 작용하므로 p형 클래드층(150)과 멀티오믹 컨택트층(160)과의 반응에 의해 p형 클래드층(150) 표면의 실효 p형 캐리어 농도를 증가시키게 된다.
또한 멀티 오믹 컨택트층(160)은 공정상 p형 클래드층(150) 표면 위에 잔류하고 있으며 계면에서 캐리어 흐름에 장해물 역할을 하는 자연 산화층인 갈륨 산화물(Ga2O3)을 환원시켜 쇼트키 장벽(Schottky barrier)의 높이(height)와 폭(width)을 감소시킬 수 있는 물질이 적용된다. 앞서 언급한 p형 질화갈륨 표면위에 갈륨(Ga) 공공(vacancy) 형성, 자연 산화층의 환원기능 및 투명한 전도성 산화층은 질화갈륨계 반도체와 접촉금속 전극의 계면에서 터널링(tunneling) 전도현상을 발생시킬 수 있다.
이러한 조건을 만족시킬 수 있는 멀티 오믹컨택트층(160)은 p형클래드층(150) 위에 형성된 개질 금속층(160a) 및 개질금속층(160a) 위에 형성된 투명 전도성 박막층(160b)을 포함한다.
개질금속층(160a)은 높은 전기 전도성을 갖으면서, 600 ℃ 이하의 온도와 산소 분위기에서 열처리시 쉽게 전도성 나노상 (nano phase) 입자로 분해하고, 산화가 쉽게 되지 않는 물질이 적용된다.
이러한 조건을 갖춘 개질금속층(160a)용 소재로는 은(Ag)이 적용된다.
바람직하게는 개질 금속층(160a)은 은 단독으로 형성된다. 또 다르게는 개질 금속층(160a)은 은(Ag)을 주성분으로 한 합금 또는 고용체로 형성될 수 있다.
또한, 멀티 오믹컨택트층(160)을 형성하고 있는 개질 금속층(160a)의 두께는 열처리시 쉽게 전도성 나노상 (nano phase) 입자로 분해할 수 있는 두께인 1 나노미터 내지 20 나노미터 이내로 형성하는 것이 바람직하다.
투명 전도성 박막층(160b)은 투명 전도성 산화물(TCO) 또는 투명 전도성 질화물(TCN)들 중 어느 하나가 적용된다.
투명 전도성 산화물(TCO)은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 란탄(La) 원소계열 등의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(O)로 형성되는 투명 전도성 산화물이 적용된다.
투명 전도성 산화물용 소재로는 일함수(work function) 값과 면 저항값(sheet resistance)을 우선적으로 고려하여 선택하면 된다.
투명 전도성 질화물(TN)은 낮은 면저항(sheet resistance)값과 높은 빛 투과도를 지닌 타이티늄(Ti)과 질소(N)로 형성된 투명 전도성 질화물이 적용되는 것이 바람직하다.
또한, 투명 전도성 박막층(160b)으로 적용되는 투명 전도성 산화물(TCO) 및 투명 전도성 질화물(TCN)은 상기 주성분에 대해 전기적 특성을 향상시키기 위해서 원소 주기율표상의 금속 성분 중 적어도 하나 이상의 원소를 도판트로 첨가할 수 있다.
여기서 투명 전도성 산화물(TCO) 및 투명 전도성 질화물(TCN)에 적절한 전기적 특성을 갖게 하기 위해서 첨가되는 도판트의 첨가비율은 0.001 내지 20 웨이트 퍼센트 (weight %) 범위 내에서 적용되는 것이 바람직하다. 여기서 웨이트 퍼센트는 첨가되는 원소 상호간의 중량비율을 말한다.
또한, 투명 전도성 박막층(160b)의 두께는 적절한 빛투과도와 전기 전도성을 갖는 10 나노미터 내지 1000 나노미터의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 멀티 오믹컨택트층(160)은 전자빔 증착기(e-beam evaporator), 열 증착기(thermal evaporator), 스퍼터링 증착기(sputtering deposition), 레이저 증착기(pulsed laser deposition) 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 멀티 오믹컨택트층(160)을 형성하기 위해 적용되는 증착온도는 20℃ 내지 1500℃ 범위내에서, 증착기 내의 압력은 대기압 내지 10-12 토르 정도에서 수행한다.
또한, 멀티 오믹컨택트층(160)을 형성한 후에는 열처리(annealing)과정을 거치는 것이 바람직하다.
열처리(annealing)는 반응기내의 온도를 100℃ 내지 800℃에서 진공 또는 가스 분위기에서 10초 내지 3시간 정도 수행한다.
열처리시 반응기 내에 투입되는 가스는 질소, 아르곤, 헬륨, 산소, 수소, 공기 중 적어도 하나 이상의 기체가 적용될 수 있다.
이러한 구조의 멀티 오믹컨택트층(160)은 앞서 설명된 바와 같은 적정한 분위기 및 온도에서 열처리를 행하면 높은 빛 투과도(90% @ λ = 400 nm)와 낮은 면저항값(10 Ω/□ 이하)을 갖는 투명 전도성 산화물이 됨과 동시에 p형 질화갈륨 상부에 존재하는 자연 산화층인 갈륨 산화물(Ga2O3)을 환원시켜 쇼트키 장벽의 폭(width)을 감소시켜 오믹접촉 형성에 유리한 터널링(tunneling) 효과를 유발하여 전기적 특성을 향상시키고, 100%에 근접한 빛 투과도를 갖는다.
반사층(170)은 빛의 반사율이 높은 소재 예를 들면 은(Ag), 은산화물(Ag2O),알루미늄(Al), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 로듐(Rh), 마그네슘(Mg), 팔라듐(Pd), 루세늄(Ru) 등의 금속 원소 중 적어도 하나 이상으로 형성된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 반사층(170)은 은(Ag)에 알루미늄(Al)이 5웨이트 퍼센터(wt%)정도 함유되게 합금으로 형성한다. 이러한 은-알루니늄 합금은 은 단독성분이 안고 있는 나쁜 접착성 및 열적 불안정성을 개선시켜 우수한 접촉성 및 내구성을 제공한다.
바람직하게는 반사층(170)은 100 나노미터(nm)이상의 두께를 갖는 후막층으로 하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 반사층(170)은 100 나노미터(nm) 내지 1000나노미터의 두께로 형성한다.
반사층(170)도 앞서 설명된 증착 방식에 의해 형성하면 된다.
바람직하게는 멀티오믹컨택트층(160) 및 반사층(170)을 연속된 증착 공정을 행한 이후에 동시에 앞서 설명된 방법으로 열처리(annealing)를 하는 것이 바람직하다.
이러한 구조의 오믹접촉 전극은 200 ℃ 이상의 온도에서 발생되는 표면퇴화(surface degradation)현상 방지와 산화에 안정하며, 높은 반사율을 원래대로 지닐 수 있어 고 효율의 발광소자를 구현할 수 있다.
한편, 도시된 예에서는 p형 클래드층(150)과 반사층(170) 사이에 개질금속층(160a)/투명 전도성 박막층(160b)만으로 된 구조가 적용되었으나, p형 클래드층(150)과 반사층(170) 사이에 개질금속층(160a)/투명 전도성 박막층(160b)/개질금속층(160a)/투명 전도성 박막층(160b)을 반복으로 적층한 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
이하에서는 질화갈륨을 주성분으로한 발광소자의 제조과정의 일 예를 도 2를 참조하여 설명한다.
먼저, 기판(110) 위에 n형 질화갈륨을 성장시켜 n형 클래드층(130)을 형성시킨다(단계 210).
다음은 n형 클래드층(130) 위에 활성층(140)을 성장시키고(단계 220), 그 위에 p형 질화갈륨을 성장시켜 p형 클래드층(150)을 형성시킨다(단계 230).
이후 n형 전극패드(190)를 설치하기 위한 공간을 확보하기 위해 일부를 식각하여 메사(MESA)구조로 제작한다(단계 240).
그리고 나서, p형 클래드층(150) 위에 멀티 오믹컨택트층(160)과 반사층(170)을 연속된 공정으로 증착하고(단계 250 및 단계 260), 앞서 설명된 열처리 조건에서 열처리를 수행한다(단계 270).
이와는 다르게 앞서 도시된 도면에서와 동일 공정에 대해서는 동일 참조부호 표기한 도 3에 도시된 바와 같이 멀티 오믹컨택트층(160)을 형성한 후(단계 250), 앞서 설명된 조건으로 1차 열처리를 수행하고(단계 360), 반사층(170)을 증착한 후 2차 열처리를 수행해도 된다(단계 380).
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 플립칩형 발광소자 및 그 제조방법에 의하면, p형 클래드층과의 오믹접촉 특성이 개선되어 발광소자의 패키징 시 와이어 본딩 효율을 및 수율을 높일 수 있고, 낮은 비접촉 저항과 우수한 전류-전압 특성에 의해 소자의 발광효율 및 소자 수명이 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 오믹컨택트층이 적용된 발과소자를 나타내 보인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 제조공정을 나타내 보인 플로우도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자의 제조공정을 나타내 보인 플로우도이다.
110: 기판 150: P형 클래드층
160: 멀티 오믹컨택트층 170: 반사층

Claims (10)

  1. n형 클래드층과 p형 클래드층 사이에 활성층을 갖고, 상기 p형클래드층 위에 반사층이 마련된 플립칩형 질화물계 발광소자에 있어서,
    상기 p형 클래드층과 상기 반사층 사이에 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상이 반복 적층된 멀티 오믹컨택트층;을 구비하고,
    상기 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전도성 박막층은 투명 전도성 산화물(TCO)과 투명 전도성 질화물(TCN) 중 어느 하나로 형성되고,
    상기 투명 전도성 산화물은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 란탄(La) 원소계열의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(O)가 결합되어 형성된 것을 포함하고,
    상기 투명 전도성 박막층은 타이타늄(Ti)과 질소(N)를 함유하여 형성된 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개질금속층은 1 나노미터 내지 20나노미터의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 은(Ag), 은산화물(Ag2O), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 타이티늄(Ti), 로듐(Rh), 마그네슘(Mg), 팔라듐(Pd), 및 루세늄(Ru) 중 적어도 하나 이상의 원소로 형성된 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투명 전도성 박막층은 10 나노미터 내지 1000 나노미터로 형성되고, 상기 반사층은 100 나노미터 내지 1000 나노미터로 형성된 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자.
  6. n형 클래드층과 p형 클래드층 사이에 활성층을 갖고, 상기 p형 클래드층 위에 반사층을 갖는 플립칩형 질화물계 발광소자의 제조방법에 있어서,
    가. 기판 위에 상기 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층이 순차적으로 적층된 발광구조체의 상기 p형 클래드층 위에 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상을 적층하여 멀티 오믹컨택트층을 형성하는 단계와;
    나. 상기 멀티 오믹 컨택트층 위에 반사층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 투명 전도성 박막층은 투명 전도성 산화물(TCO)과 투명 전도성 질화물(TCN) 중 어느 하나로 형성되고,
    상기 투명 전도성 산화물은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 란탄(La) 원소계열의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(O)가 결합되어 형성된 것을 포함하고,
    상기 투명 전도성 박막층은 타이타늄(Ti)과 질소(N)를 함유하여 형성된 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 개질금속층은 1 나노미터 내지 20나노미터의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서, 멀티 오믹컨택트층을 형성하는 단계 이후 또는 상기 반사층 형성단계 이후에 열처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 반사층은 은(Ag), 은산화물(Ag2O), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 타이타늄(Ti), 로듐(Rh), 마그네슘(Mg), 팔라듐(Pd), 및 루세늄(Ru) 중 적어도 하나 이상의 원소로 형성하는 것을 특징으로 하는 플립칩형 질화물계 발광소자의 제조방법.
KR1020030094684A 2003-12-22 2003-12-22 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법 KR100590532B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030094684A KR100590532B1 (ko) 2003-12-22 2003-12-22 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
US11/016,956 US7190002B2 (en) 2003-12-22 2004-12-21 Flip-chip nitride light emitting device and method of manufacturing thereof
JP2004371545A JP5084101B2 (ja) 2003-12-22 2004-12-22 フリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法
US11/698,193 US7491564B2 (en) 2003-12-22 2007-01-26 Flip-chip nitride light emitting device and method of manufacturing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030094684A KR100590532B1 (ko) 2003-12-22 2003-12-22 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050063293A true KR20050063293A (ko) 2005-06-28
KR100590532B1 KR100590532B1 (ko) 2006-06-15

Family

ID=34675912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030094684A KR100590532B1 (ko) 2003-12-22 2003-12-22 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법

Country Status (3)

Country Link
US (2) US7190002B2 (ko)
JP (1) JP5084101B2 (ko)
KR (1) KR100590532B1 (ko)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100601971B1 (ko) * 2003-12-22 2006-07-18 삼성전자주식회사 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100711028B1 (ko) * 2005-07-13 2007-04-24 한국생명공학연구원 향나무 추출물 또는 세드롤을 포함하는 비만 및 제2형당뇨병 예방 및 치료용 조성물
KR100721143B1 (ko) * 2006-01-23 2007-05-23 삼성전기주식회사 질화갈륨계 발광다이오드
WO2007074969A1 (en) * 2005-12-27 2007-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Group-iii nitride-based light emitting device
KR100744258B1 (ko) * 2005-07-04 2007-07-30 엘지전자 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
WO2007097500A1 (en) * 2006-02-21 2007-08-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Semiconductor light emitting diode that uses silicon nano dot and method of manufacturing the same
KR100764450B1 (ko) * 2006-11-15 2007-10-05 삼성전기주식회사 플립칩형 질화물 반도체 발광소자
KR100784382B1 (ko) * 2005-12-16 2007-12-11 삼성전자주식회사 광학 소자 및 그 제조 방법
KR100794306B1 (ko) * 2005-12-27 2008-01-11 삼성전자주식회사 발광 소자 및 그 제조 방법
KR100794305B1 (ko) * 2005-12-27 2008-01-11 삼성전자주식회사 광학 소자 및 그 제조 방법
WO2011028076A2 (ko) * 2009-09-07 2011-03-10 서울옵토디바이스주식회사 반도체 발광 소자 및 이의 제조 방법
KR101139142B1 (ko) * 2008-11-06 2012-04-26 파나소닉 주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8487344B2 (en) 2005-12-16 2013-07-16 Samsung Display Co., Ltd. Optical device and method of fabricating the same
KR20210017817A (ko) * 2019-08-09 2021-02-17 순천대학교 산학협력단 반도체 발광소자의 제조 방법 및 반도체 발광소자

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5177638B2 (ja) * 2004-07-12 2013-04-03 三星電子株式会社 フリップチップ型窒化物系発光素子
JP5220409B2 (ja) * 2004-07-23 2013-06-26 三星電子株式会社 トップエミット型窒化物系発光素子の製造方法
ATE541320T1 (de) * 2004-11-18 2012-01-15 Koninkl Philips Electronics Nv Beleuchter und verfahren zur herstellung eines derartigen beleuchters
DE102005027961A1 (de) * 2005-06-16 2007-01-04 Siemens Ag Semitransparente Multilayer-Elektrode
EP1750310A3 (en) * 2005-08-03 2009-07-15 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Omni-directional reflector and light emitting diode adopting the same
JP5047516B2 (ja) * 2006-03-23 2012-10-10 昭和電工株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及びそれを用いたランプ
KR101257572B1 (ko) * 2008-12-15 2013-04-23 도요타 고세이 가부시키가이샤 반도체 발광 소자
JP4881451B2 (ja) 2010-03-08 2012-02-22 株式会社東芝 半導体発光素子
DE102011115299B4 (de) * 2011-09-29 2023-04-27 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
EP2881982B1 (en) 2013-12-05 2019-09-04 IMEC vzw Method for fabricating cmos compatible contact layers in semiconductor devices

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3009095B2 (ja) * 1995-10-27 2000-02-14 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
JP3207773B2 (ja) * 1996-12-09 2001-09-10 株式会社東芝 化合物半導体発光素子及びその製造方法
JP3739951B2 (ja) 1998-11-25 2006-01-25 東芝電子エンジニアリング株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
US6486499B1 (en) * 1999-12-22 2002-11-26 Lumileds Lighting U.S., Llc III-nitride light-emitting device with increased light generating capability
JP4065655B2 (ja) 2000-11-09 2008-03-26 昭和電工株式会社 フリップチップ型半導体発光素子とその製造方法及び発光ダイオードランプ並びに表示装置、フリップチップ型半導体発光素子用電極
JP2002185041A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Nobuhiko Sawaki 半導体素子
JP4233268B2 (ja) * 2002-04-23 2009-03-04 シャープ株式会社 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法
US7358539B2 (en) * 2003-04-09 2008-04-15 Lumination Llc Flip-chip light emitting diode with indium-tin-oxide based reflecting contacts
KR100612832B1 (ko) * 2003-05-07 2006-08-18 삼성전자주식회사 고성능의 질화갈륨계 광소자 구현을 위한 니켈계 고용체를 이용한 오믹 접촉 형성을 위한 금속박막 및 그 제조방법
US7119372B2 (en) * 2003-10-24 2006-10-10 Gelcore, Llc Flip-chip light emitting diode
KR20050051920A (ko) * 2003-11-28 2005-06-02 삼성전자주식회사 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100601971B1 (ko) * 2003-12-22 2006-07-18 삼성전자주식회사 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100744258B1 (ko) * 2005-07-04 2007-07-30 엘지전자 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR100711028B1 (ko) * 2005-07-13 2007-04-24 한국생명공학연구원 향나무 추출물 또는 세드롤을 포함하는 비만 및 제2형당뇨병 예방 및 치료용 조성물
KR100784382B1 (ko) * 2005-12-16 2007-12-11 삼성전자주식회사 광학 소자 및 그 제조 방법
US8487344B2 (en) 2005-12-16 2013-07-16 Samsung Display Co., Ltd. Optical device and method of fabricating the same
KR100794306B1 (ko) * 2005-12-27 2008-01-11 삼성전자주식회사 발광 소자 및 그 제조 방법
WO2007074969A1 (en) * 2005-12-27 2007-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Group-iii nitride-based light emitting device
KR100794305B1 (ko) * 2005-12-27 2008-01-11 삼성전자주식회사 광학 소자 및 그 제조 방법
US7910935B2 (en) 2005-12-27 2011-03-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Group-III nitride-based light emitting device
KR100721143B1 (ko) * 2006-01-23 2007-05-23 삼성전기주식회사 질화갈륨계 발광다이오드
WO2007097500A1 (en) * 2006-02-21 2007-08-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Semiconductor light emitting diode that uses silicon nano dot and method of manufacturing the same
US7608853B2 (en) 2006-02-21 2009-10-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Semiconductor light emitting diode that uses silicon nano dot and method of manufacturing the same
KR100764450B1 (ko) * 2006-11-15 2007-10-05 삼성전기주식회사 플립칩형 질화물 반도체 발광소자
KR101139142B1 (ko) * 2008-11-06 2012-04-26 파나소닉 주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
WO2011028076A2 (ko) * 2009-09-07 2011-03-10 서울옵토디바이스주식회사 반도체 발광 소자 및 이의 제조 방법
WO2011028076A3 (ko) * 2009-09-07 2011-05-26 서울옵토디바이스주식회사 반도체 발광 소자 및 이의 제조 방법
US8552455B2 (en) 2009-09-07 2013-10-08 Seoul Opto Device Co., Ltd. Semiconductor light-emitting diode and a production method therefor
KR20210017817A (ko) * 2019-08-09 2021-02-17 순천대학교 산학협력단 반도체 발광소자의 제조 방법 및 반도체 발광소자

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005184006A (ja) 2005-07-07
US20070122925A1 (en) 2007-05-31
KR100590532B1 (ko) 2006-06-15
US20050133803A1 (en) 2005-06-23
JP5084101B2 (ja) 2012-11-28
US7190002B2 (en) 2007-03-13
US7491564B2 (en) 2009-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100590532B1 (ko) 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100580634B1 (ko) 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
US7485897B2 (en) Nitride-based light-emitting device having grid cell layer
US7872271B2 (en) Flip-chip light emitting diodes and method of manufacturing thereof
KR100624416B1 (ko) 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
JP5084099B2 (ja) トップエミット型窒化物系発光素子及びその製造方法
JP5220409B2 (ja) トップエミット型窒化物系発光素子の製造方法
KR100638862B1 (ko) 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR20060007948A (ko) 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100611640B1 (ko) 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100611642B1 (ko) 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100611639B1 (ko) 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100574104B1 (ko) 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100601971B1 (ko) 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100574102B1 (ko) 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100574103B1 (ko) 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR100574105B1 (ko) 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130531

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140530

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150601

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160531

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190530

Year of fee payment: 14